Распределение электроэнергии

Компания «Сименс» является мировым лидером на рынке оборудования для распределения электроэнергии. Вот уже более 150 лет мы предлагаем эффективные и надежные энергораспределительные устройства.

image
Прокладка маслонаполненного кабеля на 110 кВ в г. Нюрнберге, 1931 год

1928 год: маслонаполненный кабель на 110 кВ

Еще в 1923 году компания «Сименс» создала первый трехфазный кабель на 60 киловольт (кВ), а в 1925 году поставила Техническому университету Брауншвейга в Германии кабель с заполнением. В том же году компания приступила к разработке маслонаполненного кабеля на 110 кВ. Всего через два года «Сименс» представил кабель новой конструкции, который по своим параметрам значительно превосходил имеющиеся на рынке аналоги. 

 

В центре кабеля находился пустотелый провод. Он был окружен слоем бумажной изоляции, пропитанной трансформаторным маслом, которое подавалось по этому проводу. По нему же избытки масла, возникающие по мере нагревания кабеля во время эксплуатации, отводились в компенсационные резервуары. Следующим слоем изоляции служил слой свинца, который в свою очередь был покрыт оболочкой из битума и волокнистого материала для защиты от химических реакций и блуждающих токов. Создание этого кабеля стало важной вехой в развитии технологий передачи энергии и позволило безопасно подключать отдаленные населенные пункты к магистральным линиям передач.

image
Экспансионный выключатель, 1930 год

1930 год: экспансионный выключатель

Постоянное увеличение напряжения в электрических сетях в 1920-е годы вызвало повышение спроса на коммутационное оборудование. В первых моделях выключателей контакты были размещены в баке, заполненном маслом. Однако выключатели этого типа имели существенный недостаток – повышенную взрывоопасность, связанную с тем, что между поверхностью масла и крышкой устройства образовывалась газовая смесь, которая могла воспламениться в момент переключения. Поэтому энергетические компании стремились найти альтернативу масляным выключателям.

 

В 1930 году компания «Сименс» представила первый в мире безмасляный жидкостный выключатель, в котором в качестве дугогасительной среды использовалась вода. Его назвали экспансионным. Возникающая в этом устройстве при отключении дуга выпаривала часть содержащейся в нем воды. Это приводило к повышению давления, что при правильно рассчитанных параметрах гасило дугу.

 

Экспансионный выключатель, разработанный компанией «Сименс», стал значимой вехой в развитии технологии высоковольтных выключателей. Он заложил основу для объединения различных электрических сетей, что позволило создать межрегиональную систему энергоснабжения.  

image
Высоковольтный элегазовый выключатель на испытательном полигоне, 1980 год

1964 год: высоковольтный элегазовый выключатель

До начала Второй мировой войны для отключения высоковольтных цепей использовались экспансионные выключатели, в которых в качестве дугогасительной среды использовался пар. В 1940-х годах малообъемные масляные выключатели стали уступать место более современным решениям. Для среднего напряжения (от 1 до 50 киловольт) были созданы вакуумные выключатели, а для напряжения более 72 кВ — высоковольтные элегазовые (элегаз – фторид серы SF6) выключатели.

 

В 1964 году «Сименс» первым в Европе предложил высоковольтный элегазовый выключатель на 220 кВ. Через десять лет компания вывела на рынок второе поколение элегазовых выключателей – автопневматические выключатели. Модульная система, которая использовалась во всех выключателях «Сименс» этого типа, обеспечивала надежную работу и простоту обслуживания. В качестве дугогасительной среды в этих выключателях применялся элегаз (фторид серы, SF6), который направлялся на контакты и гасил дуги, возникающие при отключении. По размеру автопневматические выключатели были в два раза меньше устройств, работающих на сжатом воздухе, что позволило размещать их более компактно. 

image
Станция Apollo на линии HVDC между ГЭС «Кахора-Баса» и Южной Африкой, 1975 год

1975 год: передача электроэнергии постоянным током высокого напряжения с ГЭС «Кахора-Баса»

Одним из методов передачи электроэнергии является технология передачи энергии постоянным током высокого напряжения, сокращенно HVDC (High Voltage Direct Current Transmission). Основу любой системы HVDC составляет преобразователь. В современной силовой электронике в качестве преобразователей используются тиристоры. В 1975 году компания «Сименс» запустила первую в мире магистральную систему передачи энергии постоянным током высокого напряжения с тиристорным управлением между электростанцией «Кахора-Баса» (Cahora Bassa), расположенной на территории современного Мозамбика, и Южно-Африканской Республикой.

 

Гидроэлектростанция «Кахора-Баса» оказалась идеальным объектом для использования HVDC такого типа, поскольку для передачи электроэнергии от дамбы Кабора-Басса на севере Мозамбика в агломерацию Йоханнесбурга в Южной Африке была необходима линия протяженностью 1420 километров. При таком расстоянии традиционная технология передачи энергии трехфазным током является экономически нецелесообразной.

 

На каждый тиристор станции «Кахора-Баса» подавался ток до 2000 ампер. Управление преобразователями осуществлялось дистанционно по оптоволоконной линии, что было еще одним важным этапом на пути технического прогресса.

image
Преобразовательный трансформатор на 800 кВ, 2010 год

2010 год: преобразовательный трансформатор 800 кВ

В 2010 году компания «Сименс» представила самый крупный и мощный в мире преобразовательный трансформатор на 800 киловольт, предназначенный для строящегося участка линии HVDC между ГЭС «Сянцзяба» и Шанхаем в Китае.

 

Этот однофазный преобразовательный трансформатор на 800 кВ имел номинальную мощность 321 мегавольт-ампер и весил 380 тонн. В общей сложности компания «Сименс» поставила десять подобных устройств для преобразовательной станции «Фулонг» рядом с гидроэлектростанцией «Сянцзяба». Системы передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения составили основу энергосистемы конечного оператора – Государственной электросетевой корпорации Китая. Эта крупнейшая в мире электроэнергетическая компания обслуживает примерно миллиард потребителей. 

 

Линия HVDC между ГЭС «Сянцзяба» и Шанхаем протяженностью более 2000 километров и пропускной способностью 6400 мегаватт является самой длинной и мощной в мире.

image
Интеллектуальный сетевой трансформатор, 2014 год

2014 год: интеллектуальный сетевой трансформатор

Интеллектуальные сети («умные сети», Smart Grid) повышают стабильность электроснабжения и позволяют подключать распределенные источники энергии. С 2011 года компания «Сименс» внедряет технологии интеллектуальных сетей по всему миру, помогая обеспечить оптимальный баланс между объемами выработки электроэнергии и спросом на нее.

 

Вахтендонк – небольшой муниципалитет в Германии, где расположено большое число источников, поставляющих электричество в энергосистему. Так, почти 80% энергии, генерируемой в муниципалитете, – из возобновляемых источников (в основном фотоэлектрических), производительность которых отличается непостоянством. Для поддержания стабильности распределительной сети в этих условиях в 2014 году в Вахтендонке в качестве эксперимента была создана интеллектуальная сеть, включающая в себя подстанции, а также различное измерительное, мониторинговое и коммуникационное оборудование. 

 

Создание пяти новых интеллектуальных подстанций, оборудованных регулируемыми сетевыми трансформаторами, сыграло важную роль в повышении стабильности местной энергосистемы. К примеру, если показания приборов свидетельствовали о росте напряжения в сети, сетевой трансформатор на подстанции автоматически его регулировал, не допуская аварийных ситуаций.